蚯蚓消解后污泥的性质变化及对彩叶草生长的影响

霍庆霖，徐小逊，张世熔，邓倩西，张驰强，邓玉兰，董袁媛

(四川农业大学环境学院，四川 成都　611130)



蚯蚓消解后污泥的性质变化及对彩叶草生长的影响

霍庆霖，徐小逊①，张世熔，邓倩西，张驰强，邓玉兰，董袁媛

(四川农业大学环境学院，四川 成都611130)

摘要：以太平1号蚯蚓(Pheretima)消解生活污泥，并将消解后污泥与土壤按不同比例混合作为彩叶草(Coleus blumei)基质进行盆栽试验，研究了经蚯蚓消解前后污泥理化性质变化及蚯蚓消解后污泥不同配比基质对彩叶草生长的影响。结果表明，经蚯蚓消解后的污泥pH值、含水量、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量降低，污泥的湿容重下降38.89%,通气孔隙度升高93.91%，其作为栽培基质的性质得到改善。蚯蚓对污泥中重金属有一定的生物富集作用，消解后污泥中Pb、As、Hg和Zn含量下降，Cu和Cd含量升高，但仍符合GB 4284—84《农用污泥中污染物控制标准》中的中性和碱性土壤标准。随着污泥添加量的上升，栽培基质酶活性显著升高，且植株生长形态和生理特性明显优于未消解污泥和对照(100%土壤)，表明100%消解后污泥作为栽培基质有利于彩叶草生长。

关键词：蚯蚓；生活污泥；彩叶草；生长发育

随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水处理力度和污水处理设施建设逐渐加快,产生的污泥量也日益增加。据统计,我国污泥(含水率w为80%)产量已达 3.0×108t·a-1,且每年将新增污水集中处理能力 1.5×108m3·d-1,若新增处理能力的运行负荷按 80%计,我国污泥产量将以 2.6×107t·a-1的速度逐年递增[1-2]。城市污泥含有大量氮、磷、钾、微量元素和有机质等营养成分,但也含有大量有毒、有害物质,如重金属、病原菌及寄生虫(卵)等[3],若处置不当易对生态环境和人类健康造成很大危害[4-5]。因此,实现城市生活污泥的无害化和资源化利用具有重要意义。

国内外处理生活污泥的方式主要有焚烧、填埋和资源化利用等。焚烧和填埋污泥容易引起二次污染[4],不易广泛推广。资源化利用中直接堆肥法被广为采用,但堆肥法不能去除污泥中重金属[3],且存在堆肥周期长、占地面积大、气味难闻和滋生蚊蝇等缺点[6]。研究表明,利用蚯蚓处理污泥能降低其中部分有毒有害物质含量,改善污泥性质[7-8]。如陈学民等[9]用赤子爱胜蚯蚓(Eiseniafoetida)直接处理兰州市七里河污水厂新鲜的脱水污泥,发现经蚯蚓处理后污泥中Cu、Zn、Pb和Cr含量有不同程度降低,但孙海东[5]却发现消解后污泥Cr含量有所升高,Cu、Zn和Pb含量均降低。以上研究的结果不一致可能与不同区域污泥背景值以及具体消解条件不同有关。

目前,对成都市生活污泥进行蚯蚓消解处理的报道并不多见,有关蚯蚓消解后污泥容重、孔隙度等与栽培相关物理指标以及聚丙烯酰胺等有害物质含量变化方面的研究更少。消解后污泥主要集中在蔬菜育苗、景观观花植物和草坪的应用上[10-13],在观叶类景观植物中的研究还相对少见。彩叶草(Coleusblumei)是一种应用较广的观叶花卉,色彩鲜艳，品种多，容易繁殖,有很大的市场前景。因此,笔者拟通过分析消解前后污泥理化性质的变化,以及消解后污泥对彩叶草生长的影响,探讨蚯蚓消解后污泥作为植物栽培基质的可行性,以期为污泥的资源化利用提供一定的理论依据和技术支持。

1材料与方法

1.1试验材料

供试污泥取自成都市双流县东升污水处理厂,供试蚯蚓为太平1号(Pheretima),彩叶草穴盘苗购于成都市温江区花木交易中心。供试土壤为水稻土,采自四川农业大学温江试验基地,土壤pH值、电导率、w(全氮)、w(速效氮)、w(全磷)、w(速效磷)、w(全钾)、w(速效钾)和w(有机质)分别为6.35、0.11 mS·cm-1、1.12 g·kg-1、78.43 mg·kg-1、0.98 g·kg-1、18.34 mg·kg-1、6.03 g·kg-1、123.20 mg·kg-1和20.32 g·kg-1。

1.2试验设计

将未经蚯蚓消解的鲜样污泥一部分保存于冰箱待测,一部分风干研磨,过2 mm孔径筛后备用。选一块长50 m、宽1.5 m的长方形土地作为处理床。将污泥堆置于处理床上,蚯蚓投放量为2 kg·m-2,堆置厚度约40 cm。每隔10 d翻转1次污泥,40 d后采集蚯蚓消解后污泥,带回实验室备测。

盆栽试验设6个处理,每个处理3个重复。各处理分别为:100%土壤(CK)；25%蚯蚓消解后污泥+75%土壤(T1)；50%蚯蚓消解后污泥+50%土壤(T2)；75%蚯蚓消解后污泥+25%土壤(T3)；100%蚯蚓消解后污泥(T4)；100%未处理污泥(T5)。彩叶草定苗,每盆装入5.0 kg混合物,选择大小长势相似的彩叶草穴盘苗(约2.5 cm高)移栽,每盆3株。定时定量浇水,待植株长至3～4 cm高开始对彩叶草各生长形态进行测定,每隔10 d测定1次,待植株生长60 d后收获,测定植株理化性质。

1.3测定方法

1.3.1污泥性质的测定

污泥基本理化性质采用常规分析法[14]测定。其中,pH值和EC值的测定采用V(土)∶V(水)为1∶2.5的混合物搅拌,用pH计和电导率仪测定;全氮含量采用半微量凯氏法测定;碱解氮含量采用碱解扩散法测定;全磷含量采用HClO4-H2SO4消煮-钒钼黄比色法测定;速效磷含量采用钼蓝比色法测定;全钾、速效钾含量采用火焰光度法测定;有机质含量采用重铬酸钾法测定;全量Cd、Pb、Cu、Zn采用HF-HNO3-HClO4消煮-原子吸收分光光度法测定;Hg、As含量采用王水水浴消煮-原子吸收分光光度法测定;聚丙烯酰胺含量采用淀粉-碘化镉法[15]测定。为确保重金属含量测试的准确性,土壤形态成分分析标准物质GBW07443(GSF-3)被用到各重金属元素的分析测试中,同时试验中还通过添加空白试剂和试样重复,上机测试时添加内标来确保样品分析的精确度。

容重和孔隙度的测定参照钱笑天等[16]的方法进行:

ρ=(W3-W0)/625，

(1)

Φ=(W2-W1)/625×100%,

(2)

Φa=(W2-W3)/625×100%,

(3)

Φb=Φ-Φa,

(4)

e=Φa/Φb。

(5)

式(1)～(5)中,ρ为土壤湿容重,%;Φ为土壤总孔隙度,%;Φa为通气孔隙度,%;Φb为持水孔隙度,%;e为孔隙比,%;W1为风干样加满至体积为625 cm3的塑料烧杯总质量,g;W2为风干样加满至体积为625 cm3的塑料烧杯并在水中浸泡24 h后的总质量,g;W3为将水中浸泡24 h后的加满风干样的塑料烧杯倒置，待水分自由沥干后的总质量,g;W0为烧杯质量,g。污泥酶活性的测定参照土壤酶的测定方法,其中脲酶活性采用尿素剩余量法测定[17],过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定[18]。

1.3.2蚯蚓体内重金属含量的测定

将蚯蚓放入搪瓷盘吐泥2 d,用去离子水洗净,然后于烘箱中105 ℃烘8 h,烘干后取出。冷却后研磨,过0.85 mm孔径筛,称取适量蚯蚓粉末于150 mL三角瓶中,加浓硝酸20 mL,盖上表面皿放置过夜。加少量高氯酸,在通风橱中加热消解至冒出大量白烟为止。若样品未溶解完全,冷却后再加浓硝酸和高氯酸,加热,直至消解液变清。冷却后加1 mL浓硝酸和少量去离子水,转入100 mL容量瓶中,定容后过滤,采用原子吸收法测定。

1.3.3彩叶草生长状况的测定

苗高用直尺测量,以穴盘基质表面到生长点的高度为准;叶宽用直尺测量,以叶片横向最大垂直宽度为准;冠幅用直尺测量,将植株南北和东西方向直径相乘即可;叶片数采用计数法,以完全展开为1片叶;分支数以直接计数法测定,以形成侧芽为准;生物量采用称量法测定。

彩叶草生理特性的测定参照文献[19]进行,其中植物花青素含量采用乙醇提取比色法测定;根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)比色法测定;淀粉含量采用蒽酮显色法测定;可溶性糖含量采用蒽酮法测定;丙二醛含量采用双组分分光光度计法测定。

1.4数据处理

采用SPSS 20.0软件做统计分析,结果均用3次重复的平均值±标准差表示。对不同配比基质处理的各性状进行单因素方差分析(one-way ANOVA),用最小显著性极差法(LSD)进行多重比较(P<0.05)。

2结果与分析

2.1蚯蚓消解后污泥性质及蚯蚓体内重金属变化

经蚯蚓消解后污泥基本理化性质如表1所示,污泥pH值由7.43降低为6.32,电导率从1.37升高至1.93 mS·cm-1,鲜样含水率w从消解前86.12%下降至72.54%。经蚯蚓消解后污泥湿容重下降38.89%,总孔隙度和持水孔隙度分别下降10.45%和44.17%,通气孔隙度升高93.91%,大小孔隙比增加268.75%,表明污泥相对空气容量增大,通气性增强。经蚯蚓消解后污泥多数养分指标和有机质含量下降。其中全氮和碱解氮含量分别下降68.72%和42.38%,而碱解氮含量占全氮含量的比例上升7.17。全磷和速效磷含量分别下降35.44%和17.36%,消解后速效磷含量占全磷含量的比例上升1.59。全钾含量增加9.53%,而速效钾含量下降31.19%,速效钾含量在消解后占全钾含量的比例下降3.19。有机质含量下降21.30%。

表1污泥消解前后基本物理化学性质

Table 1Physico-chemical properties of the sludge before and after earthworm digestion

指标pH值电导率/(mS·cm-1)含水率w/%湿容重/%总孔隙度/%通气孔隙度/%持水孔隙度/%大小孔隙比消解前7.43±0.081.37±0.0986.12±0.271.62±0.1177.30±10.5918.87±2.9458.43±7.650.32±0.08消解后6.32±0.041.96±0.0072.54±1.280.99±0.0669.22±1.6736.59±4.0232.62±5.701.18±0.33指标w(全氮)/(g·kg-1)w(全磷)/(g·kg-1)w(全钾)/(g·kg-1)w(碱解氮)/(mg·kg-1)w(速效磷)/(mg·kg-1)w(速效钾)/(mg·kg-1)w(有机质)/(g·kg-1)消解前15.89±0.2512.50±1.115.35±0.131352.11±24.70706.04±18.11497.51±3.40410.91±27.23消解后4.97±0.138.07±0.865.86±0.15779.07±4.74583.44±14.16342.33±0.85323.56±20.90指标w(Zn)/(mg·kg-1)w(Pb)/(mg·kg-1)w(As)/(mg·kg-1)w(Hg)/(mg·kg-1)w(Cd)/(mg·kg-1)w(Cu)/(mg·kg-1)w(聚丙烯酰胺)/(mg·g-1)消解前595.21±16.2347.45±5.0716.50±1.010.57±0.034.07±0.1162.46±0.934.09±0.24消解后589.74±45.379.35±2.985.62±0.430.54±0.025.55±0.61130.10±7.740.17±0.00

蚯蚓消解后的污泥中w(Pb)、w(As)、w(Hg)和w(Zn)分别降低80.30%、65.94%、5.26%和0.92%,而w(Cu)和w(Cd)分别升高108.29 %和36.36%。污泥中聚丙烯酰胺含量降低95.84%。蚯蚓吞噬污泥后,体内w(Zn)、w(Pb)、w(As)、w(Hg)、w(Cd)和w(Cu)分别增加27.80%、99.68%、119.09%、59.26%和112.28%(表2),表明蚯蚓对重金属有一定的生物富集作用。

表2污泥消解前后蚯蚓体内重金属含量变化

Table 2Contents of heavy metals and polyacrylamide in earthworm before and after digestion of sludge

指标w(Zn)/(mg·kg-1)w(Pb)/(mg·kg-1)w(As)/(mg·kg-1)w(Hg)/(mg·kg-1)w(Cd)/(mg·kg-1)w(Cu)/(mg·kg-1)消解前152.78±2.066.25±0.192.41±0.050.27±0.021.27±0.0621.18±1.85消解后195.25±5.3212.48±1.78 5.28±0.130.43±0.032.70±0.1344.96±0.72

2.2不同配比基质的酶活性

不同配比基质中脲酶和过氧化氢酶活性均表现为随着栽培基质中消解后污泥添加量的增加而显著上升(图1)。T4(100%消解后污泥)处理基质中脲酶和过氧化氢酶活性均达到最大值,分别为2.03 mg·g-1·h-1和0.39 mg·g-1·min-1(以H2O2计),比CK(100%土壤)增加656.80%和122.03%,同时比未经蚯蚓消解的污泥处理(T5)增加69.68%和69.40%。

CK为100%土壤;T1为25%蚯蚓消解后污泥+75%土壤;T2为50%蚯蚓消解后污泥+50%土壤;T3为75%蚯蚓消解后污泥+25%土壤;

T4为100%蚯蚓消解后污泥;T5为100%未处理污泥。同一幅图中直方柱上方英文小写字母表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。1)以H2O2计。

图1不同处理对基质脲酶和过氧化氢酶活性的影响

Fig.1Enzymatic activity of urease and catalase in the medium relative to treatment

2.3不同配比基质对彩叶草生长形态的影响

从表3可知,添加消解后污泥的基质更有利于彩叶草的生长。彩叶草栽培60 d后,T4处理苗高达到最大值,为22.23 cm,分别比CK和T5增加15.12%和65.36%,冠幅为21.86 cm,分别比CK和T5增加24.34%和79.01%。栽培30 d后,T4处理叶宽和叶片数均显著高于其他处理,栽培60 d时,T4处理叶宽比CK和T5分别增加10.70%和18.81%,而叶片数则分别增加50.29%和222.62%。彩叶草生长60 d后,分枝数从大到小依次为T4、CK、T3、T2、T1和T5。

2.4不同配比基质对彩叶草生理特性的影响

彩叶草栽培基质中添加消解后的污泥有利于提高植株生物量、花青素和可溶性糖含量以及根系活力,同时降低了植株体内丙二醛含量(表4)。T4处理彩叶草生物量达到最大值,为75.47 g,分别比CK和T5增加65.07%和850.50%。花青素含量、可溶性糖含量和根系活力也均以T4处理为最大,分别比CK增加9.07%、16.67%和28.72%。各处理淀粉含量无显著差异。而不同处理丙二醛含量从大到小依次为T5、CK、T1、T2、T3和T4,T4处理丙二醛含量最低,分别比CK和T5减少50.00%和60.29%。

3讨论

生活污泥中含有植物生长必需的多种营养物质,也含有多种有毒有害物质,因此不加合理处置难以作为植物的栽培基质。笔者利用蚯蚓对污泥进行消解,结果表明消解后污泥pH值下降,这可能与微生物分解污泥中有机物并产生有机酸有关[20]。消解后污泥的电导率升高,这可能与有机质的降解和各种矿质盐(如铵盐、磷酸盐、钾盐等)的释放有关[21]。生活污泥中含有大量絮凝剂,这导致污泥容重较高，通气孔隙度较低,不利于植物根系的生长和发育。蚯蚓消解后的污泥湿容重明显降低,大小孔隙比增加近4倍,表明其持水性和通气性均得到相应的改善,总空隙度、孔隙比均达到适宜植物栽培的要求[22]。

污泥中氮、磷、速效钾和有机质含量均在蚯蚓消解后降低,与孙海东[5]和周波等[23]的研究结果较一致。污泥中养分含量的降低可能是蚯蚓活动及露天消解引起的。消解后污泥中有机质含量降低,一方面是由于蚯蚓的摄食作用消耗了污泥中部分有机质,另一方面是由于消解过程中微生物的活动加速了有机质的分解[5]。虽然污泥消解后有机质和养分含量总体呈下降趋势,但其肥力水平仍远高于一般土壤,能为植物生长提供充足的养分。

蚯蚓吞噬污泥后其体内Zn、Pb、As、Hg、Cd和Cu含量增加27.80%～119.09%,表明蚯蚓对重金属有一定的生物富集效应,这一结果与GUPTA等[24]和SUTHAR等[25]的研究结果一致。重金属在蚯蚓体内的富集导致消解后污泥中Zn、Pb、As和Hg含量降低,徐轶群等[4]和朱欣洁等[26]的研究也得到类似结果。消解后污泥中重金属含量降低还与蚯蚓的活动有关,蚯蚓分泌的酶类、碳酸盐和胶粘物质能够络合、螯合重金属,导致消解后污泥重金属含量降低[27]。笔者研究中Cu和Cd含量上升。张婷敏[28]在利用蚯蚓处理有机固体废弃物的研究中发现Pb含量增加7.11%,袁绍春[29]研究中Cu含量增加24.0%,Cd含量增加4.9%。重金属含量的增加可能是由于蚯蚓在吞噬污泥的过程中引起有机质等物质总量减少,使得重金属含量相对升高[30]。虽然蚯蚓吸收了相当一部分重金属,但如果蚯蚓的接种密度较小,且蚯蚓本身吸收重金属的能力比较弱,再加上蚯蚓活动过程中物质总量的减少,重金属含量有可能增加[31]。总体来看,消解后污泥中重金属含量均能达到GB 4284—84《农用污泥中污染物控制标准》中的中性和碱性土壤标准,同时蚯蚓消解后有害物质聚丙烯酰胺含量降低95.84%。

表3不同时期不同处理对彩叶草苗高、冠幅、叶宽、叶片数和分枝数的影响

Table 3Plant height, crown size, leaf width and number of leaves and number of branches ofC.blumeirelative to growth stage and treatment

处理苗高/cm20d30d40d50d60dCK3.28±0.16bc7.61±0.40ab13.97±0.37a14.94±0.90a19.31±0.90bT13.57±0.28b7.24±0.46b13.81±0.47a14.38±0.94a18.71±0.93bT24.33±0.19a7.45±0.41ab13.85±0.40a15.52±1.00a19.86±1.00abT34.29±0.16a8.49±0.44a14.67±0.43a14.90±1.00a19.30±1.01bT43.43±0.16bc8.29±0.38ab14.74±0.39a16.49±0.88a22.23±0.80aT52.97±0.13c4.85±0.69c5.32±0.67b6.27±0.26b7.70±0.36c处理冠幅/cm220d30d40d50d60dCK5.84±0.08d12.00±0.43a14.96±0.45ab14.70±0.54b17.58±0.55cT16.32±0.15cd10.00±0.68b13.47±0.68b14.90±1.32b18.44±1.37bcT27.48±0.15ab11.55±0.61ab15.07±0.56a16.99±0.95ab20.27±0.98abT37.74±0.10a11.90±0.56a15.23±0.55a16.32±0.80ab19.35±0.80abcT46.94±0.11bc12.60±0.34a16.15±0.35a17.50±0.75a21.86±0.80aT56.24±0.10d6.52±0.81c9.80±0.87c9.10±1.03c12.20±1.05d处理叶宽/cm20d30d40d50d60dCK1.62±0.05b4.23±0.12b4.59±0.13b4.98±0.14b5.42±0.15bT11.70±0.07b3.61±0.15c3.95±0.15c4.62±0.22b5.18±0.19bT22.15±0.10a4.16±0.17b4.29±0.14bc4.73±0.17b5.34±0.22bT32.22±0.12a4.07±0.20b4.43±0.21b5.17±0.19b5.60±0.19bT42.11±0.08a4.70±0.15a5.04±0.14a5.80±0.16a6.00±0.15aT51.13±0.05c2.60±0.23d2.90±0.24d4.59±1.28b5.05±1.33b处理叶片数20d30d40d50d60dCK5.73±0.28bc18.40±1.43b33.07±1.34bc34.58±1.97de45.08±1.90cT15.30±0.30c24.40±2.29c32.87±2.05c40.83±4.71cd51.33±4.66bcT26.27±0.27ab22.33±2.00b37.60±2.12ab46.83±3.82bc57.33±3.89bT36.60±0.40a22.60±1.22b36.93±1.22abc52.25±2.62ab55.00±2.87bT46.00±0.28abc24.60±1.38a40.67±1.43a57.42±3.64a67.75±3.63aT55.30±0.17c10.60±1.17d12.67±1.12d18.00±1.00e21.00±4.00d处理分枝数20d30d40d50d60dCK02.53±0.27b4.53±0.27cd5.75±0.37b7.92±0.38bT103.33±0.30a5.33±0.30ab5.25±0.49b7.42±0.51bT203.27±0.30a5.13±0.35bc5.50±0.52b7.75±0.58bT303.40±0.19a5.40±0.19ab5.67±0.36b7.83±0.41bT403.73±0.21a5.93±0.25ab7.83±0.55a9.92±0.56aT501.67±0.21b3.67±0.21d4.50±0.50b5.50±0.50b

同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。CK为100%土壤;T1为25%蚯蚓消解后污泥+75%土壤;T2为50%蚯蚓消解后污泥+50%土壤;T3为75%蚯蚓消解后污泥+25%土壤;T4为100%蚯蚓消解后污泥;T5为100%未处理污泥。

表4不同配比基质对彩叶草生物量、花青素、可溶性糖糖、淀粉、根系活力和丙二醛含量的影响

Table 4Fresh biomass， contents of anthocyanin, soluble sugar, starch and malondialdehyde and root vitality ofC.blumeirelative to treatments

处理生物量1)/g花青素含量/(nmol·g-1)w(可溶性糖)/(mg·g-1)w(淀粉)/(mg·g-1)根系活力2)/(mg·g-1·h-1)丙二醛含量/(μmol·g-1)CK45.72±4.18b6129.20±139.42ab3.45±0.05d4.66±0.16a256.24±4.34c0.54±0.01bT155.52±7.03ab5697.26±110.96b3.05±0.04e4.65±0.17a131.57±5.62e0.47±0.01cT260.16±7.74ab6599.74±105.89a2.92±0.09e4.69±0.27a203.15±3.23d0.39±0.01dT357.83±4.61ab6296.77±390.22a3.79±0.03b4.66±0.55a276.10±5.76b0.33±0.01eT475.47±9.74a6685.07±163.15a4.03±0.02a4.81±0.16a329.83±7.74a0.27±0.00fT57.94±0.00c1250.02±49.30c3.61±0.05c4.45±0.20a103.70±8.19f0.68±0.01a

同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。CK为100%土壤;T1为25%蚯蚓消解后污泥+75%土壤;T2为50%蚯蚓消解后污泥+50%土壤;T3为75%蚯蚓消解后污泥+25%土壤;T4为100%蚯蚓消解后污泥;T5为100%未处理污泥。1)以鲜重计；2)根系质量以鲜重计。

因此,从短期来看，消解后污泥作为植物的栽培基质无环境风险。但是,笔者未进行栽培基质中重金属元素淋溶风险评价,对于其作为栽培基质连续使用的环境风险有待进行深入研究。

与对照相比,随着栽培基质中消解后污泥添加量的增加,彩叶草苗高、冠幅、叶宽、叶片数、分枝数和生物量显著增加,且在T4处理下达到最佳生长形态。研究发现,随污泥蚯蚓粪添加比例的增加,万寿菊生长发育明显改善[30]。植物生长的改善与消解后污泥具有适宜植物栽培的理化性质有关,消解后污泥具有更适宜植物栽培的pH值、电导率和孔隙度,同时含有大量植物需要的养分。栽培基质酶活性反映了基质中各种生物化学过程的动向和强度,随着消解后污泥添加量的增加,基质中脲酶和过氧化氢酶活性均显著增高,表明基质中氮素得到有效释放，利于植物吸收。同时基质中过氧化氢大量分解，减少了对植物的伤害,不同处理彩叶草叶片中丙二醛含量从大到小依次为T5、CK、T1、T2、T3和T4。基质中酶活性的增强很可能与基质微生物活性有关,污泥消解后孔隙度的改善可能促进了基质中O2浓度的升高,有利于微生物活性的增强[31]。T4处理彩叶草中花青素、可溶性糖含量和根系活力均高于其他处理,表现出最好的观赏特性。由此可见,将经蚯蚓处理后污泥作为栽培基质促进了彩叶草的生长,且100%蚯蚓处理后污泥最利于其生长。

4结论

生活污泥经蚯蚓消解后,其pH值和电导率降低,持水性和通气性都得到相应改善。除全钾外,有机质和养分含量均出现不同程度的降低。有害物质中除Cu和Cd含量增加以外,其余重金属和聚丙烯酰胺含量降低。将消解后的污泥作为栽培基质,对彩叶草的生长影响均优于CK(100%土壤)和未经处理的污泥,且在T4(100%蚯蚓消解后污泥)处理下达到最佳效果。因此,在笔者试验条件下,污泥经蚯蚓消解后其性质得到了改善,促进了彩叶草的生长,可以作为种植彩叶草的栽培基质。

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(责任编辑： 陈昕)

Properties of Earthworm Digested Sewage Sludge and Effects of the Sludge on Growth ofColeusblumei.

HUOQing-lin,XUXiao-xun,ZHANGShi-rong,DENGQian-xi,ZHANGChi-qiang,DENGYu-lan,DONGYuan-yuan

(College of Environmental Sciences, Sichuan Agricultural University, Chendu 611130, China)

Abstract:A pot experiment was carried out using earthworm(Pheretima)digested sewage sludge as ingredient mixed with soil at different ratios to form culture medium for growth of Coleus blumei to explore changes in properties of the sewage sludge after digestion by earthworms and effect of the use of the earthworm digested sewage sludge at different rates on growth of C. blumei. Results show that pH, water content, total nitrogen, total phosphorus, alkalyzable N, readily available phosphorus, readily available potassium and organic matter were lower in the digested sludge than in untreated sludge, and wet bulk density of the digested sludge was 38.89% lower, while porosity was 93.91% higher, which indicates that earthworm digestion improves properties of the sludge as culture medium. Eearthworms may bio-accumulate heavy metals from sewage sludge. Digestion lowered the content of Pb, As, Hg and Zn, but raised that of Cu and Cd in the sludge, making it up to the criteria for neutral and alkaline soils of GB 4284-84 "Standards for Control of Pollutants in Sludge for Agricultural Use". In the culture medium soil enzyme activity increased with rising rate of digested sludge used, and moreover, the plants growing in the medium mixed with digested sludge are much better than those growing in untreated sludge and in CK (100% soil) in growth morphology and physiological property, which indicates that 100% earthworm digested sludge can be used as very good medium for cultivation of C. blumei.

Key words:earthworm;domestic sewage sludge;Coleus blumei;growth

作者简介：霍庆霖(1992—),女,四川成都人,硕士生,主要从事废弃物资源化利用方面的研究。E-mail: 372419049@qq.com

通信作者①E-mail: xuxiaoxun2013@163.com

基金项目：国家科技支撑计划(2012BAD14B00)

收稿日期：2015-08-14

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.01.021

中图分类号：X71

文献标志码：A

文章编号：1673-4831(2016)01-0126-07